JPH0436022A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用の多気筒エンジンにおいて共鳴過給と
慣性過給とにより過給する吸気装置に関し、詳しくは、
共鳴効果の可変制御に関する。

〔従来の技術〕

一般に多気筒エンジンにおいてトルク特性の向上対策と
して、吸気効率をエンジン回転数の全域で増大する方法
がある。このため、吸気系の形状を共鳴可能に構成し、
共鳴周波数付近で吸気圧力を増幅して、この共鳴効果に
より吸気効率を増す。

また、吸気順序が隣り合う気筒を相互に連通し、一方の
気筒の吸気慣性を他方の気筒にも利用して吸気効率を増
すことが知られている。

そこで従来、上記エンジンの吸気装置において共鳴効果
と慣性効果とにより吸気するものに関しては、例えば実
開昭６０−２３３３１２号公報の先行技術がある。ここ
で、＃１．　　＃３．　＃５の気筒群と＃２．＃４．＃
６の気筒群とに分割し、共通室から各気筒群の気筒に導
管、マニホールド。

分岐管を介して各別に連通ずる。また、マニホールド相
互の間には開閉弁を有する連通管を連設し、低速域では
開閉弁を閉して共鳴過給し、中・高速域では開閉弁を開
いて慣性過給することが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術のものにあっては、共鳴過給に
よる山部と慣性過給による山部とが接続したトルク特性
になる。ここで、共鳴の場合は共鳴周波数付近の狭い範
囲でのみ効果が生じるため、この共鳴効果を増大すると
、共鳴過給と慣性過給との切換点でのトルクの落込みが
大きくなり、全体のトルク特性が大きく変動する。この
ため、低速域のトルクは増大しても走行フィーリングを
損う。このことから、実際にはトルクが落込む谷部を小
さくするように共鳴効果を抑制せざるを得ず、共鳴効果
を十分発揮することができない等の問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、共鳴効果と慣性効果とで吸気する吸気
系において、共鳴過給を最大限利用して体積効率を向上
させることにより、フラットな高トルク特性をｍること
か可能なエンジンの吸気装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のエンジンの吸気装置
は、２つの気筒群にサージタンクを含む２系統の吸気系
を独立して連通し、２系統の吸気系の間に第１開閉弁を
有する連通路を連通して共鳴過給と慣性過給とにより過
給する吸気装置において、上記２系統の吸気系のサージ
タンクにそれぞれ連通するレゾナンス室を配設し、上記
レゾナンス室の固有振動数と上記吸気系の固有振動数と
が略一致するように設定された所定のエンジン回転数よ
り低く、且つ第１所定回転数より低い領域と、上記所定
のエンジン回転数より高く、且つ第２所定回転数以上の
所定領域とで、上記レゾナンス室と上記サージタンクと
を連通ずる第２開閉弁を設けたものである。

〔作　　　用〕

上記構成に基づき、第１制御弁が閉じられた状態で、第
１所定回転数と第２所定回転数との間の領域では、第２
開閉弁が閉じられて共鳴過給される。また、第１所定回
転数より低い領域と第２所定回転数以上の所定領域とで
は、第２開閉弁か開いてサージタンクとレゾナンス室と
が連通し、それぞれの領域においても共に共鳴過給され
る。

従って、第１制御弁が閉じられ、第２制御弁を開閉する
ことにより共鳴過給を行うようになり、低・中速の体積
効率特性が滑らかで、且つ高い体積効率が得られること
によって、エンジントルクの向上を図ることができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、６気筒エンジンの場合について述べる
と、エアクリーナ１からのダクト２がコレクタ３に連通
し、コレクタ３から２系統の吸気通路４ａ、　４ｂを介
してサージタンク５ａ、　５ｂに連通しており、各吸気
通路４ａ、　４ｂにスロットル弁６ａ、　６ｂが設けら
れる。また６気筒エンジンの点火順序が例えば＃１−＃
５→＃３−＃６−＃２→＃４気筒であることから、この
点火順序か隣り合わないものとして、＃１．＃２．＃３
の気筒群７ａと、＃４゜＃５．＃６の気筒群７ｂとに分
けられる。そして、一方の気筒群７ａの各気筒燃焼室８
ａ、　、　８ａ２．８ａｔには、サージタンク５ａから
吸気マニホールド通路９ａ＋　、　９ａ２．９ａ、が連
通し、他方の気筒群７ｂでも同様にして、サージタンク
５ｂから吸気マニホールド通路９ｂ４．９ｂｓ　、　９
ｂ６を介して各燃焼室８ｂ４゜ｇｂ５．　ｇｂ６に連通
される。

ここて、吸気系の吸気通路４ａ　　４ｂの管長、管径お
よびサージタンク５ａ、　５ｂの容積に基づいて、第４
図に示すエンジン回転数Ｎｂにおいて共鳴効果のピーク
点Ａかられるように、固有振動数ωゎ、を定め、所定の
低速域で共鳴効果が生しるように設定されている。

次いて、２つのサージタンク５ａ、　５ｂが連通路１０
で連通され、連通路ＩＯに第１開閉弁１１が設けられる
。

更に、第２の共鳴過給系として、各サージタンク５ａ、
　５ｂに通路１２ａ、１２ｂを介してレゾナンス室１３
ａ　、　１３ｂか連設され、通路１２ａ　、　＋２ｂに
第２開閉弁１４ａ　、　１４ｂが設けられる。ここで、
レゾナンス室の容積Ｖ１通路管長り、管半径ｒ、音速Ｃ
１管断面積Ｓとにより、固有振動数ω、２は次式で求ま
る。

ω−２−Ｃ／　２π・Ｆフッ Ｇ−５／（ｊ！＋１．Ｂｒ） そして吸気系の固有振動数ω７．と、レゾナンス室１３
ａ（１３１ｂ）の固有振動数ω。２とがω３．−ω。２
となるように、レゾナンス室１８ａ（１８ｂ）及び通路
１２ａ（１２ｂ）をチューニングし、レゾナンス置県の
固有振動数ω７２を、吸気系の固有振動数ω１．が第４
図に示すＡ点と略一致するエンジン回転数Ｎｂに設定す
る。

これによって、第１開閉弁１１．第２開閉弁１４ａ（１
４ｂ）が共に閉じられた状態では、第２図の点線で示す
ように、エンジンの吸入サイクルによる振動数ω と吸気系の固有振動数ω７．と一致するω／ω。、−１
．０の近傍では、吸気系における空気の圧力振幅χ６と
、吸気系の共鳴が発生しない場合の空気の圧力振幅χと
の振幅比χ、／χが大となり、第２図の（１）に示す共
振を生じる。そしてこのとき、吸気系における空気の振
動とエンジンの吸入サイクルの振動とは同じ振動数を持
ち、第３図に示すように位相がδ度だけ遅れた振動とな
る。

そして第１開閉弁１１が閉じられ、第２開閉弁１４ａ（
１４ｂ）が開かれた状態では、第２図の実線で示すよう
に、振動数比ω／ω。２−１．０の近傍では、圧力振幅
比χ。／χ−０となり、サージタンク５ａ（５ｂ）内の
空気の振動は停止する。他方、レゾナンス室１３ａ（１
３ｂ）により、吸気系における振動系は２つの固有振動
数を有することになり、第２図に示す振動数比ｔυ／ω
、−１，０より小さい領域での共振（ＩＩ）と、ω／ω
、−１，０より大きい領域での共振（ＩＩＩ）とが生ず
る。

また第１開閉弁１１．第２開閉弁１４ａ　、　１４ｂの
各アクチュエータ１５．１ｆ３ａ　、　１１３ｂは、制
御ユニット１７と接続して電気信号により開閉するよう
に構成される。制御ユニット１７にはエンジン回転数セ
ンサ１８のエンジン回転数Ｎが入力しており、エンジン
回転数ＮａとＮｂとの間のエンジン回転数（第１所定回
転数）Ｎｄ、エンジン回転数ＮｂとＮｃとの間のエンジ
ン回転数（第２所定回転数）Ｎｅ。

エンジン回転数Ｎｃより大きいエンジン回転数（第３所
定回転数）Ｎｆに対し、Ｎｄ≦Ｎ＜Ｎｅ。

Ｎ≧Ｎｆの場合のす、Ｃ領域では第２開閉弁１４ａ　。

１４ｂを閉じ、Ｎ＜Ｎｄの場合のＣ領域とＮｅ≦Ｎ＜Ｎ
ｒの場合のＣ領域とでは第２開閉弁１４ａ。

１４ｂを開く。一方、Ｎｒ≦Ｎの場合のＣ領域では第１
開閉弁１１を開き、Ｎ＜Ｎｆの場合のａ、　ｂ。

Ｃ領域では第１開閉弁■１を閉じるように開閉信号を出
力する。

次いで、かかる構成の吸気装置の作用について述べる。

先ず、エンジン運転時において、第４図のように第３所
定回転数Ｎｒ以下のａ、　　ｂ、　　Ｃ領域では、第１
開閉弁１１は閉じており、このため一方の気筒群７８に
はコレクタ３から吸気通路４ａ、サージタンク５ａ等を
介して吸気され、他方の気筒群７ｂにも吸気通路４ｂ、
サージタンク５ｂ等を介して各別に吸気される。

そこで、エンジン回転数ＮがＮｄより低いＣ領域では、
第２開閉弁１４ａ　、　１４ｂが開いてレゾナンス室１
３ａ　、　１３ｂがサージタンク５ａ、　５ｂに連通す
る。

この場合、吸気系はエンジン回転数Ｎａにて第２図の（
ＩＩ）に示す共振現象が第４図の８点で生じ、これによ
って、第５図（ａ）　、　（ｂ）に示すように正圧同調
し、共鳴過給が得られる。こうして、Ｃ領域の体積効率
特性は、第４図の実線のようになる。

エンジン回転数ＮがＮｄ≦Ｎ＜Ｎｅのｂ領域では、第２
開閉弁１４ａ　、　１４ｂが閉じられる。そして吸気系
は、エンジン回転数Ｎｂにて第２図の（１）に示す共振
現象か第４図のＡ点で生じ、これによって正圧同調して
共鳴過給が得られ、第４図のｂ領域では破線の体積効率
となる。

エンジン回転数ＮかＮｅ≦Ｎ＜ＮｆのＣ領域では、第２
開閉弁１４ａ　、　１４ｂが開いてレゾナンス室１３ａ
　、　１３ｂがサージタンク５ａ、　５ｂに連通する。

そこで、この場合もＣ領域と同様に、エンジン回転数Ｎ
ｃにて第２図の（ＩＩ［）に示す共振現象が第４図の０
点で生じ、これによって正圧同調して共鳴過給が得られ
、第４図のＣ領域では実線の体積効率となる。

次いで、エンジン回転数ＮがＮ１以上のｄ領域になると
、第１開閉弁１１が開いて２つのサージタンク５ａ、　
５ｂは連通状態になり、第２開閉弁１４ａ　。

１４ｂは閉となる。この場合にエンジン回転数Ｎが高い
ことで、吸気の際の大きい慣性力が点火順序の隣り合う
ものに相互に影響して慣性過給される。

このためｄ領域では、体積効率特性は第５図の一点鎖線
のように増大する。

こうして、エンジン回転数Ｎの全域でトルク特性は、共
鳴過給と慣性過給とによる体積効率に基づき高くて滑ら
かなものになる。

以上、本発明の実施例について述べたが、レゾナンス室
１３ａ　、　１３ｂの配置等は実施例に限定されない。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、２つの気筒群
にサージタンクを含む２系統の吸気系を独立して連通し
、２系統の吸気系の間に第１開閉弁を有する連通路を連
通して共鳴過給と慣性過給とにより過給する吸気装置に
おいて、２系統の吸気系のサージタンクにそれぞれ連通
するレゾナンス室を配設し、レゾナンス室の固有振動数
と吸気系の固有振動数とが略一致するように設定された
所定のエンジン回転数より低く、且つ第１所定回転数よ
り低い領域と、所定のエンジン回転数より高く、且つ第
２所定回転数以上の所定領域とで、レゾナンス室とサー
ジタンクとを連通ずる第２開閉弁を設けたので、第１所
定回転数より低い領域と第２所定回転数以上の所定領域
では、第２開閉弁を開いてレゾナンス室とサージタンク
とを連通状態にし、第１所定回転数以上と第２所定回転
数より低い間の領域では、第１開閉弁と第２開閉弁とを
閉してレゾナンス室とサージタンクとの連通が断たれる
ため、吸気系はそれぞれの領域で共振現象を得ることか
できる。

さらに、各領域で発生する共振現象によって共鳴過給が
得られるため、エンジン回転数に対して高い体積効率が
得られると共に、その特性が滑らかにされ、これによっ
てトルク特性の向上が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエンジンの吸気装置の実施例を示す構
成図、 第２図は吸気系の共振現象を示す図、 第３図は振動数比と位相差の関係を示す図、第４図は共
鳴過給と慣性過給とによる体積効率を示す図、 第５図は吸気バルブ開期間のサージタンク内圧力と吸気
バルブ直前の圧力を示す図である。 ５ａ、　５ｂ・・・サージタンク、７ａ、　７ｂ・・気
筒群、１０・・・連通路、】ｌ・・第１開閉弁、１３ａ
　、　１３ｂ・・レゾナンス室、１４ａ　、　１４ｂ・
・・第２開閉弁第 図 第 図 ａ　　Ｎｄ ｂ ｅ ｃ Ｎ「 二ノノノ回転数Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　２つの気筒群にサージタンクを含む２系統の吸気系を
   独立して連通し、２系統の吸気系の間に第１開閉弁を有
   する連通路を連通して共鳴過給と慣性過給とにより過給
   する吸気装置において、上記２系統の吸気系のサージタ
   ンクにそれぞれ連通するレゾナンス室を配設し、 上記レゾナンス室の固有振動数と上記吸気系の固有振動
   数とが略一致するように設定された所定のエンジン回転
   数より低く、且つ第１所定回転数より低い領域と、上記
   所定のエンジン回転数より高く、且つ第２所定回転数以
   上の所定領域とで、上記レゾナンス室と上記サージタン
   クとを連通する第２開閉弁を設けたことを特徴とするエ
   ンジンの吸気装置。